DE3705884A1 - Greifersystem insbesondere fuer industrieroboter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Greifersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Greifersysteme werden beispielsweise in Verbin­ dung mit Handhabungseinrichtung und insbesondere mit In­ dustrierobotern verwendet, um unterschiedliche Teile etc. nacheinander handhaben zu können. Hierzu sind die ver­ schiedenen Greiferbacken in einem Magazin bereitgestellt. Der Industrieroboter "fährt das Magazin an" und kuppelt die benötigten Greiferbacken an den fest an dem Industrie­ roboter angeflanschten Greiferfingern an. Mit den zu den jeweils handzuhabenden Teilen "passenden" Greiferbacken führt der Industrieroboter dann die vorgegebenen Handha­ bungsaufgaben auf und fährt anschließend wieder das Maga­ zin an, um andere, für die nächsten handzuhabenden Teile passende Greiferbacken "einzuwechseln".

Je nach Handhabungsaufgabe können unter Umständen sehr viele Greiferbacken und/oder eine große Zahl von Greifer­ backenwechseln erforderlich sein.

Bei den bekannten Greifersystemen mit der Möglichkeit des Greiferbackenwechsels sind in der Herstellung aufwendige Verbindungselemente zwischen den Greiferbacken und den Greiferfingern vorgesehen, die nicht nur die Investitions­ kosten für das Greifersystem insbesondere dann, wenn eine Reihe von Greiferbacken benötigt werden, erhöhen, sondern auch den eigentlichen Wechselvorgang erschweren. Darüber­ hinaus erfordert das selbsttätige Wechseln der Greiferbac­ ken durch den Industrieroboter verhältnismäßig komplizier­ te Bewegungen der Roboterhand, so daß der Wechselvorgang zeitraubend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Greifer­ system mit wechselbaren Greiferbacken anzugeben, das prei­ sgünstig ist und bei dem ein Greiferbackenwechsel durch die Handhabungseinrichtung leicht und unkompliziert mög­ lich ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Überraschenderweise gelingt eine Lösung der erfindungsge­ mäßen Aufgabe dadurch, daß von einem Greifersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen und dieses System durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merk­ male weitergebildet wird. Durch die erfindungsgemäße Merk­ malskombination hat das Greifersystem gemäß Anspruch 1 eine Reihe von Vorteilen:

Zum Einsetzen der Greiferbacken in das Magazin bzw. zum Entnehmen der Greiferbacken ist lediglich eine Linearbewe­ gung des Greifersystems erforderlich, die beispielsweise ein Industrieroboter oder ein sonstiges Positionier- bzw. Handhabungssystem ohne Schwierigkeiten ausführen kann.

Erfindungsgemäß steht ferner die Richtung dieser Linearbe­ wegung senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Greiferfin­ ger beim Öffnen und Schließen des Greifers; weiter sind die Greiferbacken in den Magazinplätzen kraft- und/oder formschlüssig bei Bewegungen der Greiferfinger gehalten, während die Greiferbacken an den Greiferfingern bei Bewe­ gungen in Öffnungsrichtung lediglich kraftschlüssig gehal­ ten sind.

Damit ist es möglich, die Greiferbacken einfach dadurch zu wechseln, daß das Handhabungssystem die am Greifersystem angebrachten Greiferbacken in ihrem Magazinplatz absetzt; anschließend wird die die kraftschlüssige Verbindung her­ stellende Kraft abgeschaltet und die Greiferfinger aus­ einandergefahren. Dabei verbleiben aufgrund der Haltekraft die Greiferbacken an ihrem Magazinplatz. Das Greifersystem verfährt nun an den Magazinplatz der für den nächsten Handhabungsvorgang benötigten Greiferbacken; anschließend werden die Greiferfinger in Schließrichtung verschoben, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen den Greifer­ fingern und den Greiferbacken hergestellt wird. Das Grei­ fersystem kann nun die Greiferbacken durch eine Linearbe­ wegung entnehmen.

Andererseits werden die Greiferbacken an den Greiferfin­ gern bei Bewegungen in andere Richtungen als die Öffnungs­ richtung der Greiferfinger formschlüssig gehalten, so daß keine großen Haltkräfte durch eine externe "Kraftquelle" aufzubringen sind.

Das erfindungsgemäße Greifersystem verbindet damit einen einfachen Aufbau mit einer unkomplizierten Handhabbarkeit mittels einer Handhabungseinrichtung, beispielsweise eines Industrieroboters.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die formschlüssige Verbindung zwischen den Greiferfingern und den Greiferbacken kann beispielsweise durch eine ge­ eignete Formgebung der Anlageflächen von Greiferfinger und Greiferbacken erreicht werden. Eine besonders einfache Ausbildung, durch die eine formschlüssige Verbindung her­ gestellt wird, ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Bei die­ ser vorteilhaften Weiterbildung können die jeweiligen Anlageflächen eben ausgebildet sein. Bereits hierdurch wird ein "formschlüssige" Verbindung bei Schließbewegungen der Greiferbacken hergestellt. Bewegungen in einer Ebene senkrecht zur Schließrichtung verhindern die erfindungsge­ mäß vorgesehenen ersten Zentrierstifte.

Die kraftschlüssige Verbindung, die die Greiferbacken an den Greiferfingern bei Bewegungen in "Öffnungsrichtung" hält, kann ebenfalls auf die verschiedensten Arten herge­ stellt werden, beispielsweise durch Federelemente. Beson­ ders vorteilhaft ist jedoch die im Anspruch 3 gekennzeich­ nete Verwendung von Elektromagneten, da sich dann die "Haltekraft" in einfacher Weise mittels elektrischer Steuerungsmittel, die in der Regel bei Industrierobotern bereits vorhanden sind, an- und abschalten läßt.

Die Elektromagnete können im Normalfall sehr schwach aus­ gelegt sein, da sie nur bei geöffnetem Greifer die Grei­ ferbacken an den Greiferfingern halten müssen, während bei geschlossenem Greifer die Haltekraft, die zwischen Werk­ stück und Greiferfinger wirkt, die Greiferbacken in Rich­ tung auf die Greiferfinger drückt.

Bei komplex geformten Greiferbacken, bei denen zwischen Greiferfingern und Greiferbacken Kippmomente entstehen, können jedoch gemäß Anspruch 4 stärkere Elektromagnete eingesetzt werden, die ein Wegkippen der Greiferbacken von den Greiferfingern verhindern.

Durch die im Anspruch 5 gekennzeichnete vorteilhafte Wei­ terbildung wird ohne großen Aufwand erreicht, daß die Greiferbacken in ihren Magazinplätzen formschlüssig gehal­ ten werden, ohne daß eine besondere Formgebung der Grei­ ferbacken erforderlich wäre.

Die erfindungsgemäßen Merkmale lassen bei beliebigen Grei­ fersystemen und insbesondere bei Parallelbackengreifern, die als Innengreifer (Anspruch 6) oder Außengreifer (An­ spruch 7) arbeiten, realisieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Greifer­ systems,

Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Greifersystem beim Aufnehmen von Greiferbacken aus einem Magazin, und

Fig. 3 das in Fig. 1 gezeigte Greifersystem beim Absetzen von Greiferbacken in einem Magazin.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Greifersystems. Bei dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel ist der Greifer ein Parallelbackengreifer mit einem Grundkörper 1, an dem Greiferfinger 2 in Pfeilrichtung 3 verschiebbar angebracht sind. Der Grundkörper 1 des Grei­ fers ist an einer nicht dargestellten Handhabungseinrich­ tung, beispielsweise einem Industrieroboter angeflanscht. An den Greiferfingern 2 sind jeweils mehrere Zentrierstif­ te 4 und ein Elektromagnet 5 vorgesehen, die zum Fixieren von wechselbaren Greiferbacken 6 dienen.

Die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Greifer­ systems soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben werden.

Fig. 2 zeigt das Aufnehmen von Greiferbacken 6 aus einem Greiferbacken-Magazin 7. Das Magazin 7 weist Zentrierstif­ te 8 auf, denen korrespondierende Ausnehmungen in der Unterseite der Greiferbacken 6 entsprechen. Die Greifer­ backen 6 sind mit den Ausnehmungen in die Stifte 8 einge­ setzt und so formschlüssig gegen Bewegungen parallel zur Magazin-Grundfläche 9 fixiert.

Zum Aufnehmen der Greiferbacken 6 wird der Greifer mit geöffneten Greiferfingern 2 so positioniert, daß die Aus­ nehmungen in den Greiferfingern 2 für die an den Greifer­ backen 6 angebrachten Zentrierstifte 4 neben diesen ange­ ordnet sind. Durch Bewegen der Greiferfinger 2 in Pfeil­ richtung wird ein Verbindung zwischen den Greiferfingern 2 und den Greiferbacken 6 hergestellt, die für alle Bewegun­ gen mit Ausnahme von Bewegungen entgegen der Pfeilrichtung 3′ formschlüssig ist.

Durch Verfahren des Greifer in Richtung des Pfeils 10 können die Greiferbacken aus dem Magazin 7 entnommen wer­ den. Dabei werden die Greiferbacken durch die von den Elektromagneten aufgebrachte "Haltekraft" daran gehindert, daß sie in Pfeilrichtung 3 von den Greiferfingern 2 "abge­ streift" werden.

Fig. 3 zeigt das Absetzen von Greiferbacken in dem Magazin 7. Nach dem Einsetzen der Greiferbacken 6 in die Zentrier­ stifte 8 des Magazins 7 werden die Elektromagnete 5 ausge­ schaltet und die Greiferfinger 2 geöffnet, d.h. in Rich­ tung der Pfeile 3′′ verschoben. Hierdurch geraten die Zen­ trierstifte 4 und die entsprechenden Ausnehmungen 4′ in den Greiferfingern 2 außer Eingriff, so daß der Greifer ohne weiteres wegbewegt werden kann.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens beschrieben worden, innerhalb dessen selbstverständ­ lich die verschiedensten Modifikationen möglich sind:

Der erfindungsgemäße Grundgedanke - durch die Kombination von form- und kraftschlüssigen Verbindungen ein problemlo­ ses Wechseln der Greiferbacken sicherzustellen - läßt sich selbstverständlich auch bei anderen Greifersystemen als bei Parallelbackengreifern anwenden. Auch ist der Grundge­ danke nicht nur bei Außengreifern - wie im Ausführungsbei­ spiel - sondern auch bei Innengreifern anwendbar.

Ferner kann beispielsweise der Elektromagnet, der für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Greiferbacken und Greiferfingern bei Öffnungsbewegungen sorgt, auch durch andere "Kraftquellen" ersetzt werden, beispielsweise Fe­ dern oder Hebelsysteme.

In jedem Falle erhält man jedoch ein unaufwendiges Grei­ fersystem, bei dem durch einfache Bewegungen die Greifer­ backen automatisiert gewechselt werden können, und dessen Energiebedarf zum Halten der Backen an den Fingern gering ist.

Claims (7)

1. Greifersystem insbesondere für Industrieroboter mit beweglichen Greiferfingern, an denen eine Mehrzahl von Greiferbacken anbringbar ist, die in einem Magazin bereitgestellt sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• - die Greiferbacken sind in ihre jeweiligen Magazinplätze durch eine Linearbewegung des Greifersystems aus einer Richtung einsetzbar bzw. in einer Richtung entnehmbar, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Greiferfinger ist,
• - die Greiferbacken sind in ihren Magazinplätzen kraft- und/oder formschlüssig bei Bewegungen der Greiferfinger gehalten,
• - die Greiferbacken sind an den Greiferfingern kraft­ schlüssig beim Öffnen der Greiferfinger und formschlüs­ sig bei Bewegungen der Greiferfinger in andere Richtun­ gen gehalten.

2. Greifersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferbacken an den Grei­ ferfingern mittels ersten Zentrierstiften gehalten sind, deren Achse in der Verschieberichtung der Greiferbacken liegt.

3. Greifersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Elektromagnet die kraftschlüssige Verbindung zwischen Greiferfinger und Greiferbacken herstellt.

4. Greifersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten so ausge­ legt sind, daß sie ein Verkippen der Greiferbacken gegen­ über den Greiferfingern verhindern.

5. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferbacken in ihren Magazinplätzen mittels zweiten Zentrierstiften gehalten sind, deren Achse senkrecht auf der der ersten Zentrier­ stifte steht, die eine Verbindung zwischen Greiferbacken und Greiferfinger herstellen.

6. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferbacken Innengrei­ ferbacken sind.

7. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferbacken Außengrei­ ferbacken sind.